Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Учёные превратили белок из куриных яиц в основу для 3D-печати живых органов
30.07.2024 [14:10],
Геннадий Детинич
Учёные из США использовали белок из куриных яиц для создания идеального биологического гидрогеля для 3D-печати живых тканей и даже органов. Исследователи наделили обычный белок свойствами фотополимеризации, позволив ему превращаться в объёмные модели произвольной формы. Это прорыв для исследований по фармакологии, медицине и трансплантации органов, хотя работы в этом направлении предстоит ещё много. 
Источник изображения: Terasaki Сегодня для 3D-печати живых тканей используется множество природных и синтетических материалов. Все они имеют свои достоинства и недостатки, но объединяет их всех ровно одно — высокая цена решений на фоне ограниченных возможностей. Учёные с факультета Терасаки (Terasaki) Калифорнийского университета смогли превратить в гидрогель для 3D-печати живых тканей обычный белок из куриных яиц. Решение оказалось настолько же дешёвое, как и эффективное с впечатляющим набором свойств. Материалы для 3D-печати должны уметь сохранять форму модели, что обычному куриному белку недоступно. Чтобы изменить это, учёные добавили в белок метакрильные группы, используя для этого метакриловую кислоту. Одно из свойств этой кислоты — фотополимеризация, то есть затвердевание под воздействием света. Белок с метакрильными включениями также оказался чувствительным к свету. При освещении он образовывал прочные продольные связи с лежащими выше и ниже слоями, что позволяло печатать объёмную модель. Сам по себе белок не является аналогом сердца, печени и даже кожи человека. Но он создаёт основу для управляемого роста специализированных клеток, обеспечивая им защиту, питание и форму. «Этот инновационный подход к созданию биоконструкций из яичных белков демонстрирует огромный потенциал биоинженерных материалов в тканевой инженерии, — поясняют учёные. — Используя легкодоступные природные ресурсы и улучшая их с помощью хитроумных химических модификаций, мы открываем новые возможности для персонализированной регенеративной медицины. Такие прорывы имеют решающее значение в нашем стремлении разработать более эффективные и доступные решения для лечения полиорганной недостаточности, сердечнососудистых заболеваний и рака». Поплачьте, и всё зарядится: представлен сверхтонкий аккумулятор для умных контактных линз с питанием от слёз
08.06.2024 [12:09],
Геннадий Детинич
Южнокорейский учёный Сок Ву Ли (Lee Seok Woo) создал сверхтонкий аккумулятор для умных контактных линз, заряжать который можно от слёз. Источником энергии для заряда аккумулятора служит глюкоза, которая содержится в слёзах. Первоначально работа была направлена на создание бесконтактных глюкометров для помощи людям с диабетом. Четвёртый эпизод шпионской киносаги «Миссия невыполнима» вдохновил учёного на создание батареи для умной контактной линзы. 
Источник изображений: Lauren Choo | CNBC Толщина «глюкозного» аккумулятора всего 0,2 мм, что примерно в два раза толще человеческого волоса. Его размеры были ограничены толщиной современных контактных линз или примерно 0,5 мм, в которые можно было бы без проблем установить такую батарею. Заявленного напряжения прототипа аккумулятора пока недостаточно для чего-то существенного — оно всего 0,3–0,6 В, но учёные обещают улучшить характеристики продукта. По крайней мере, они знают, к чему стремятся. Для зарядки аккумулятора, покрытого глюкозой, его помещают в физиологический раствор, насыщенный ионами натрия и хлора (хлоридами). В процессе реакции глюкозы с ионами происходит заряд аккумулятора. После 8 часов нахождения в растворе аккумулятор заряжается до 80 % ёмкости и может потом работать в течение нескольких часов в течение суток. Альтернативный вариант заряда от слёз, очевидно, менее действенный, но тоже рабочий. Чтобы зарядить батарею от слёз нужно чаще плакать, поясняют учёные. «Раствор слёз также содержит глюкозу. Это означает, что, пока вы носите контактные линзы, ваши слезы также могут заряжать аккумулятор, — говорит Ли. — Если вы будете больше плакать, то сможете зарядить свой аккумулятор ещё больше». 
Аккумулятор можно заряжать в физрастворе и обычным методом — подавая на него питание по проводам Предложенное учёными решение способно помочь сразу с двумя проблемами: обеспечить безопасную зарядку аккумулятора умной контактной линзы и позволить следить за уровнем глюкозы в организме пациентов. На стадии коммерческой зрелости такие линзы будут стоить всего несколько долларов, уверены учёные. Что об этом думают производители, не уточняется. Учёные предложили добывать электроэнергию прямо из растений — сжигать ничего не придётся
29.05.2024 [16:53],
Геннадий Детинич
Базовые знания по биологии подсказывают, что жизненные процессы в растениях сопровождаются производством электричества. Водно-ионный обмен в живых тканях создаёт потенциал на подключённых электродах. В теории зелёные насаждения могут стать прямым источником электрической энергии, к чему учёные из Индии призывают готовиться уже сейчас. Для этого они изучили динамику выработки тока растениями в зависимости от циркадных ритмов. 
Источник изображения: Indian Institute of Technology (IIT) Kharagpur Очевидно, что растения по-разному ведут себя днём и ночью, а также в зависимости от погодных факторов. Из этого также следует, что производство электрической энергии тоже будет зависеть от суточных ритмов насаждений. Исследователи из Индийского технологического института в Харагпуре решили с максимально возможной точностью изучить влияние циркадных ритмов и других факторов на генерирующие свойства растений. В качестве подопытных были выбраны эйхорния толстоножковая (водяной гиацинт, Eichhornia crassipes) и лаки бамбук (драцена сандера, Dracaena sanderiana). Учёные прикрепили к ним электроды, а также подключили датчики к резервуарам с питающей жидкостью для контроля за щелочным составом. «Этот потоковый [генерирующий] потенциал, по сути, являющийся следствием естественной энергии, получаемой на растении, предлагает возобновляемый источник энергии, который работает непрерывно и может быть устойчивым в течение длительного периода, — сказал автор работы Суман Чакраборти (Suman Chakraborty). — Вопрос, на который мы хотели ответить, заключался в том, какой потенциал оно может вырабатывать и как на электрический потенциал влияют биологические часы растения?». Эксперименты показали, что электричество на растении можно производить в циклическом ритме. Также учёные установили точную связь между генерацией и присущим растениям суточным ритмом. Сверх того, процессы генерации удалось привязать к потреблению растением воды и ионному обмену в процессе движения сока по их сосудам. «Мы не только заново открыли электрический ритм растений, описав его в терминах напряжений и токов, но мы также предоставили информацию о возможном использовании вырабатываемой растениями электроэнергии устойчивым образом без воздействия на окружающую среду и без нарушения экосистемы, — пояснили учёные. — Полученные результаты могут помочь в разработке биомиметических, вдохновленных природой систем, способных противостоять глобальному энергетическому кризису с помощью экологически чистого, устойчивого решения, при котором посадка дерева не только устраняет кризис изменения климата и ухудшения качества окружающей среды, но и обеспечивает получение электроэнергии из насаждений». Учёные создали экзоскелет для семян — он поможет им самостоятельно зарыться в почву
22.05.2024 [11:17],
Геннадий Детинич
Международная группа учёных превратила семена в своеобразных роботов или ботов. Благодаря специальной оболочке — фактически экзоскелету, — любые семена смогут самостоятельно заделываться в почву. Это открывает путь к наиболее оптимальному и недорогому засеву полей с воздуха и даже высадке лесных насаждений, к примеру, дронами. Семена в экзоскелетах просто разбрасываются по площади, а дальше они сами проникают под землю. 
Источник изображений: IIT На разработку умной оболочки для семян учёных из Итальянского технологического института (IIT-Italian Institute of Technology) и Немецкого университета Фрайбурга вдохновили семена дикого овса (Avena sterilis). Каждое семя этого растения заключено в оболочку со щетинками и двумя большими усиками. На почве под воздействием перепадов влажности усики начинают вращаться и направляют семя в ближайшую трещину в земле. Щетинки не дают семени выскользнуть обратно, а продолжающиеся вращения усиками заталкивают зерно всё глубже и глубже, обеспечивая ему наиболее комфортные условия для проращивания. 
Натуральное зерно дикого овса Свою разработку учёные назвали HybriBot. Оболочка и усики выполнены из натуральных материалов и полностью разлагаются в почве. Оболочка для семени изготовлена из муки и воды (из теста). После высыхания капсула покрывается этилцеллюлозой, которая представляет собой нерастворимый в воде экологически чистый биополимер, часто используемый для контролируемого внесения удобрений в почву. Усики учёные взяли настоящие — от дикого овса. Волоски щетины на капсуле тоже натуральные. Вес одного такого бота составил 60 мг или примерно в три раза тяжелее обычного зерна дикого овса. 
Заготовки для сборки зернового бота В ходе тестирования боты успешно использовались для доставки в почву семян таких растений, как помидоры, цикорий и иван-чай. Почва использовалась разная — для комнатных растений, глина и песок. Есть надежда, что в будущем эта технология найдёт применение в сельском и лесном хозяйстве. Хотя первоначально она кажется какой-то избыточно сложной, при массовом производстве она не сильно поднимет цену на посадочный материал. Если помечтать, то эта технология поможет быстро засевать поверхности других планет, например, Марса, если там дойдёт дело до терраформирования. Добавим, статья о работе свободно доступна на сайте журнала Advanced Materials. Видео выше в ускоренном режиме показывает процесс самостоятельного закапывания зерна в оболочке HybriBot в землю. Учёные впервые напечатали на 3D-принтере живые ткани человеческого мозга
03.02.2024 [12:39],
Геннадий Детинич
Учёные из Висконсинского университета в Мадисоне (США) сообщили о первой в мире 3D-печати функциональных тканей человеческого мозга. Разработка поможет в изучении работы мозга и его отдельных структур, а также в поисках методов лечения неврологических расстройств и болезней. Как указали учёные в статье в журнале Cell Stem Cell, напечатанная ими ткань смогла «расти и функционировать как обычная ткань мозга». 
Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews «Это может стать чрезвычайно мощной моделью, которая поможет нам понять, как у людей взаимодействуют клетки и части мозга, — сказал Су–Чун Чжан (Su-Chun Zhang), профессор неврологии в Центре Вайсмана Калифорнийского университета в Мадисоне. — Это может изменить наш взгляд на биологию стволовых клеток, неврологию и патогенез многих неврологических и психических расстройств». Учёные подчёркивают, что в отличие от набирающего популярность способа выращивания так называемых органоидов — своего рода миниатюрных копий настоящих органов человека из соответствующих клеток — 3D-печатный способ обеспечивает достаточную точность, чтобы контролировать типы клеток и их расположение. В подтверждение своих слов учёные напечатали кортикальные ткани и ткани полосатого тела. Нейроны начали образовывать связи в обоих типах тканей и между ними, а также показали признаки активности на уровне работы нейромедиаторов. Через синаптический зазор между одним нейроном и другим сигнал передаётся химическим путём с использованием, в том числе нейромедиаторов. Всё это ожило и заработало в тканях, напечатанных на 3D-принтере. 
Источник изображения: Cell Stem Cell Учёные рассказали, что тонкость в предложенном ими процессе печати заключается в использовании биочернил — связующего клетки геля — такой плотности, которая уже не позволяет ткани растекаться и, в то же время, обеспечивает нейронам и их отросткам свободный рост внутри состава. Также предложенный метод делает упор на горизонтальную печать, а не на вертикальную. Тонкие слои нервной ткани в таком случае лучше снабжаются кислородом и питательными веществами. «Мы напечатали кору головного мозга и полосатое тело, и то, что мы обнаружили, было весьма поразительным. Даже когда мы печатали разные клетки, принадлежащие к разным частям мозга, они все равно могли связываться друг с другом совершенно особым образом», — заявил профессор Чжан в пресс-релизе. Японцы создали двуногого робота с приводом из живой мышечной ткани
27.01.2024 [06:40],
Геннадий Детинич
Группа учёных из Токийского университета использовала искусственно выращенную мышечную ткань в качестве привода для передвижения двуногого робота. Такой привод может превзойти по эффективности иные способы приведения конечностей роботов в движение. К тому же, он будет мягкий на ощупь и сможет легко копировать способы перемещения людей. Иначе говоря, будет приспособлен жить в окружении человека. 
Источник изображения: Shoji Takeuchi research group, University of Tokyo Экспериментальная конструкция не отличалась сложностью. Мышечная ткань была натянута вдоль гибкой конструкции каждой из пластиковых ног робота. Ноги заканчивались поплавком, и вся конструкция была помещена в сосуд с питательным раствором. Мышечные клетки хоть и искусственные, но живые, поэтому требовали подвода питания. Сокращение мышц происходило после пропускания тока через жидкость вблизи мышц от одного электрода к другому. Учёные вручную приближали электроды то к одной ноге, то к другой, заставляя их подниматься и совершать шажок вперёд. Отключение тока расслабляло мышцы, и нога совершала движение. Таким образом, были проверены режимы ходьбы по прямой и развороты на месте, когда сокращалась только одна мышца на той или иной ноге. 
Поднесённые к ноге робота электроды, по которым через жидкость и мышцу пропускается ток Учёные отметили, что предложенное ими решение работает, и робот с живыми мышцами способен перемещаться и совершать манёвры на местности. В будущем они планируют разработать устройства подвода питания к мышцам, чтобы они могли работать на воздухе, а также эффективные схемы подачи электрических сигналов для управления движением. Можно не сомневаться, что исследователи найдут удобное решение. Ранее мы рассказывали, например, что японские учёные смогли научить роботов обрастать кожей из живых человеческих клеток, хотя это уже другая история. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
